JP3268501B2 - Projection type exposure apparatus and exposure method - Google Patents
Projection type exposure apparatus and exposure methodInfo
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Description
本発明は、半導体素子等の回路パターンを転写する場
合に使用される投影型露光装置に関するものである。The present invention relates to a projection exposure apparatus used for transferring a circuit pattern of a semiconductor element or the like.
従来この種の装置は、図４に示すような構成であっ
た。図４は、従来の技術における投影型露光装置のレチ
クルのフーリエ変換面からウェハまでの概略的な構成を
示す図である。 レチクル18を照明する光束（露光光）は、フーリエ変
換面（照明光学系内の開口絞りの位置）12上で光軸（A
X）を中心とした強度分布を持つ光束であり、従ってレ
チクル18に垂直な方向を中心とした一定の角度を以て入
射する。ここではフーリエ面12内の光軸AX上の一点を通
る光束のみについて考える。この光束はレチクル上の回
路パターン19により回折され、０次回折光Do、＋１次回
折光Dp、−１次回折光Dmを発生する。このとき回折光Do
とDpのなす角θと、回折光DoとDmのなす角θとは等し
く、また回路パターン19のピッチをＰ、露光光の波長と
λとすれば、回折角θはsinθ＝λ/Pで定まる。このsin
θの値が投影光学系20の物体側（レチクル18側）の開口
数より小さいものであれば、０次回折光Do及び±１次回
折光Dpは投影光学系20を透過し、ウェハ22上に集光、干
渉して回路パターン19の像を結像する。 また最近では、ウェハ上に解像可能な回路パターンの
最小ピッチ（線幅）を小さくするため、例えば特公昭63
−50811号公報に開示されているような位相シフトレチ
クルを用いることも提案されている。Conventionally, this type of apparatus has a configuration as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration from the Fourier transform surface of a reticle to a wafer of a projection type exposure apparatus in the related art. The luminous flux (exposure light) illuminating the reticle 18 passes through the optical axis (A) on the Fourier transform surface (the position of the aperture stop in the illumination optical system) 12.
X) is a light beam having an intensity distribution centered on X), and thus enters the reticle 18 at a certain angle centered on a direction perpendicular to the reticle 18. Here, only a light beam passing through a point on the optical axis AX in the Fourier plane 12 will be considered. This light beam is diffracted by the circuit pattern 19 on the reticle to generate a 0th-order diffracted light Do, a + 1st-order diffracted light Dp, and a -1st-order diffracted light Dm. At this time, the diffracted light Do
And Dp are equal to the angle θ between the diffracted light Do and Dm, and if the pitch of the circuit pattern 19 is P and the wavelength of the exposure light is λ, the diffraction angle θ is sin θ = λ / P. Is determined. This sin
If the value of θ is smaller than the numerical aperture on the object side (reticle 18 side) of the projection optical system 20, the 0th-order diffracted light Do and ± 1st-order diffracted light Dp pass through the projection optical system 20 and collect on the wafer 22. The light interferes to form an image of the circuit pattern 19. Recently, in order to reduce the minimum pitch (line width) of a circuit pattern resolvable on a wafer, for example,
It has also been proposed to use a phase shift reticle as disclosed in -50811.
しかしながら、上記の如き従来の技術においては、回
路パターンのピッチＰが微細化すると、sinθの値は増
大し、遂には投影光学系のレチクル側の開口数NAMより
大きくなってしまう。すると、最早±１次回折光Dp、Dm
は投影光学系20を透過することはできなくなり、ウェハ
22に達する光束は０次回折光Doのみとなってしまう。０
次回折光のみがウェハに達しても干渉縞は生じず、従っ
て、回路パターンの像を結ぶことは不可能となる。つま
り、従来の露光装置では、Ｐ＝λ/NAMで与えられるピッ
チＰが、ウェハに転写される最小のレチクル上パターン
サイズであった。 また位相シフトレチクルを用いる場合においても、こ
の位相シフトレチクルの製造、及び検査が困難であっ
た。However, in the above-mentioned prior art, the pitch P of the circuit pattern becomes finer, the value of sinθ increases, eventually becomes larger than the numerical aperture NA M of the reticle side of the projection optical system. Then, ± 1st order diffracted light Dp, Dm
Cannot pass through the projection optical system 20, and the wafer
The luminous flux reaching 22 is only the zero-order diffracted light Do. 0
Even if only the next-order diffracted light reaches the wafer, no interference fringes occur, and it is impossible to form an image of the circuit pattern. That is, in conventional exposure apparatus, the pitch P given by P = lambda / NA M was the smallest of the reticle on the pattern size to be transferred to the wafer. Also, when using a phase shift reticle, it is difficult to manufacture and inspect this phase shift reticle.
本発明による露光装置は、マスク（18）に照明光（L
5）を照射する照明光学系（５〜９、11〜17）と、この
照明光を基板（22）上に投射する投影光学系（20）とを
備えたものである。 そして、本発明の請求項１に記載した第１の露光装置
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心し
た複数の位置にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光
（L5a、L5b）を生成するとともに、マスクのパターン
（19）が第１方向（横方向）に第１ピッチ（Ｐ又はPx）
で配列される周期構造を有するとき、照明光学系の瞳面
上で光軸から第１方向に関してそれぞれ第１ピッチに応
じた距離（α、β又はγ、ε）だけ離れた平行な一対の
第１線分（Ｌα、Ｌβ）上に強度中心を設定する照明光
生成手段（９、10a、10b;9a、9b、10c、10d;9c、10e）
を設けたものである。このため、微細なパターンを高解
像度、大焦点深度で基板上に転写することが可能となっ
ている。 ここで、第１の露光装置では照明光の波長をλ、第１
ピッチをＰとして、各照明光の入射角ψがsinψ＝λ/2P
となるように各第１線分と光軸との距離を設定すること
が望ましい。また、パターンが第１方向と直交する第２
方向（縦方向）に第２ピッチ（Py）で配列される周期構
造を有するとき、照明光学系の瞳面上で光軸から第２方
向に関してそれぞれ第２ピッチに応じた距離だけ離れた
平行な一対の第２線分と一対の第１線分との交点（Ｌ
γ、Ｌε、Ｌζ、Ｌη）に強度中心を設定することが望
ましい。 さらに、本発明の請求項４に記載した第２の露光装置
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心し
た複数の位置にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光
（L5a、L5b）を生成するとともに、マスクのパターン
（19）が第１方向（横方向）に第１ピッチ（Px）で配列
され、かつ第１方向と直交する第２方向（縦方向）に第
２ピッチ（Py）で配列される周期構造を有するとき、照
明光学系の瞳面上で第１方向に関して光軸から第１ピッ
チに応じた距離（γ、ε）だけ離し、かつ第２方向に関
して光軸から第２ピッチに応じた距離（ζ、η）だけ離
して各強度中心（Ｌγ、Ｌε、Ｌζ、Ｌη）を設定する
照明光生成手段（９、10a、10b;9a、9b、10c、10d;9c、
10e）を設けたものである。このため、微細なパターン
を高解像度、大焦点深度で基板上に転写することが可能
となっている。 ここで、第２の露光装置では照明光学系の瞳面上で第
１方向に関して離れて並ぶ第１及び第２位置（Ｌγ、Ｌ
ε）、第２方向に関して第１位置（Ｌγ）と離れて並ぶ
第３位置（Ｌζ）、及び第１方向に関して第３位置と離
れて並び、かつ第２方向に関して第２位置（Ｌε）と離
れて並ぶ第４位置（Ｌη）にそれぞれ強度中心を設定す
ることが望ましい。 また、本発明の請求項６に記載した第３の露光装置
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心
し、かつマスクのパターン（19）のピッチ方向に関して
離れた複数の位置（線分Ｌα、Ｌβ上）にそれぞれ強度
中心を有する複数の照明光（L5a、L5b）を生成するとと
もに、照明光の波長をλ、パターンのピッチをＰとし
て、ピッチ方向に関する照明光の入射角ψがsinψ＝λ/
2Pとなるように各強度中心を設定する照明光生成手段
（９、10a、10b;9a、9b、10c、10d;9c、10e）を設けた
ものである。このため、微細なパターンを高解像度、大
焦点深度で基板上に転写することが可能となっている。 なお、本発明では照明光学系（１〜17）からの光束
（L1〜L5）をマスク（18）に照射し、マスク（18）から
のパターン（19）を投影光学系（20）を介して被露光部
材（22）に投影露光する投影型露光装置において、照明
光学系（１〜17）中のマスク（18）と共役な面、若しく
はその近傍に設置され、光束（L1〜L5）がマスク（18）
に所定の入射角で入射するように光束（L1〜L5）の進行
方向を変化させる可動光学部材（9,9a,9b）と、被露光
部材（22）に対するパターン（19）の露光が完了するま
でに、光束（L1〜L5）の入射角が互いに異なる値に切り
替わるように、可動光学部材（9,9a,9b）を移動させる
駆動部材（10a,10b,10c,10d）とを設けてもよい。 若しくは、照明光学系（１〜17）からの光束（L1〜L
5）をマスク（18）に照射し、マスク（18）からのパタ
ーン（19）を投影光学系（20）を介して被露光部材（2
2）に投影露光する投影型露光装置において、照明光学
系（１〜17）中の、マスク（18）のフーリエ面、若しく
はその近傍に設置され、光束（L1〜L5）がマスク（18）
に所定の入射角で入射するように、照明光学系（１〜1
7）の光軸（AX）に対する光束（L1〜L5）の位置を移動
させる可動光学部材（9c）と、被露光部材（22）に対す
るパターン（19）の露光が完了するまでに、光束（L1〜
L5）の入射角が互いに異なる値に切り替わるように、可
動光学部材（9c）を移動させる駆動部材（10e）とを設
けてもよい。 また、本発明による露光方法は、照明光学系（５〜
９、11〜17）を通してマスク（18）に照明光（L5）を照
射するとともに、投影光学系（20）を介して照明光で基
板（22）を露光するものである。 そして、本発明の請求項21に記載した第１の露光方法
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心し
た複数の位置にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光
（L5a、L5b）を生成するとともに、マスクのパターン
（19）が第１方向（横方向）に第１ピッチ（Ｐ又はPx）
で配列される周期構造を有するとき、照明光学系の瞳面
上で光軸から第１方向に関してそれぞれ第１ピッチに応
じた距離（α、β又はγ、ε）だけ離れた平行な一対の
第１線分（Ｌα、Ｌβ）上に強度中心を設定するもので
ある。このため、微細なパターンを高解像度、大焦点深
度で基板上に転写することが可能となっている。 また、本発明の請求項24に記載した第２の露光方法
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心し
た複数の位置にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光
（L5a、L5b）を生成するとともに、マスクのパターン
（19）が第１方向（横方向）に第１ピッチ（Px）で配列
され、かつ第１方向と直交する第２方向（縦方向）に第
２ピッチ（Py）で配列される周期構造を有するとき、照
明光学系の瞳面上で第１方向に関して光軸から第１ピッ
チに応じた距離（γ、ε）だけ離し、かつ第２方向に関
して光軸から第２ピッチに応じた距離（ζ、η）だけ離
して各強度中心（Ｌγ、Ｌε、Ｌζ、Ｌη）を設定する
ものである。このため、微細なパターンを高解像度、大
焦点深度で基板上に転写することが可能となっている。 さらに、本発明の請求項26に記載した第３の露光方法
は、照明光学系の瞳面（12）上で光軸（AX）から偏心
し、かつマスクのパターン（19）のピッチ方向に関して
離れた複数の位置（線分Ｌα、Ｌβ上）にそれぞれ強度
中心を有する複数の照明光（L5a、L5b）を生成するとと
もに、照明光の波長をλ、パターンのピッチをＰとし
て、ピッチ方向に関する照明光の入射角ψがsinψ＝λ/
2Pとなるように各強度中心を設定するものである。この
ため、微細なパターンを高解像度、大焦点深度で基板上
に転写することが可能となっている。 なお、本発明では照明光学系（１〜17）中に照明光束
（L1〜L5）の進行方向を変化させる可動光学部材（9,9
a,9b,9c）を有し、可動光学部材（9,9a,9b,9c）を移動
することによって照明光束（L1〜L5）のマスク（18）へ
の入射角を変化させて、マスク（18）のパターン（19）
を投影光学系（20）を介して被露光部材（22）へ露光す
る構成の露光装置を用いた露光方法において、可動光学
部材（9,9a,9b,9c）を所定の第１位置に設定した状態で
露光を開始する工程（ステップ102,103）と、光束（L1
〜L5）をマスク（18）に所定量、若しくは所定時間照射
する毎に可動光学部材（9,9a,9b,9c）を第１位置と異な
る所定の第２位置に設定する工程（ステップ105）と、
可動光学部材（9,9a,9b,9c）が第１位置と第２位置の夫
々に設定されたときに、被露光部材（22）に与えられた
露光量が所定の値に達した時点で光束（L1〜L5）のマス
ク（18）への照射を終了する工程（ステップ104,106,10
7）とを含んでもよい。 若しくは、照明光学系（１〜17）中に照明光束（L1〜
L5）の進行方向を変化させる可動光学部材（9,9a,9b,9
c）を有し、可動光学部材（9,9a,9b,9c）を移動するこ
とによって照明光束（L1〜L5）のマスク（18）への入射
角を変化させて、マスク（18）のパターン（19）を投影
光学系（20）を介して被露光部材（22）へ露光する構成
の露光装置を用いた露光方法において、可動光学部材
（9,9a,9b,9c）を所定の第１位置に設定した状態で露光
を開始する工程（ステップ102,103）と、光束（L1〜L
5）をマスク（18）に所定量、若しくは所定時間照射す
る毎に露光を休止する工程（ステップ105a）と、露光の
休止時に可動光学部材（9,9a,9b,9c）を第１位置とは異
なる所定の第２位置に設定し、その後に露光を再開する
工程（ステップ105,105b）と、可動光学部材（9,9a,9b,
9c）が第１位置と第２位置の夫々に設定されたときに、
被露光部材（22）に与えられた露光量が所定の値に達し
た時点で光束（L1〜L5）のマスク（18）への照射を終了
する工程（ステップ104,106,107）とを含んでもよい。The exposure apparatus according to the present invention provides the mask (18) with illumination light (L
An illumination optical system (5-9, 11-17) for irradiating 5) and a projection optical system (20) for projecting the illumination light onto the substrate (22). The first exposure apparatus according to claim 1 of the present invention includes a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions decentered from an optical axis (AX) on a pupil plane (12) of an illumination optical system. (L5a, L5b) and the pattern (19) of the mask has a first pitch (P or Px) in the first direction (lateral direction).
Has a periodic structure arranged in the following manner, on the pupil plane of the illumination optical system, a pair of parallel first and second distances (α, β or γ, ε) corresponding to the first pitch in the first direction from the optical axis. Illumination light generating means (9, 10a, 10b; 9a, 9b, 10c, 10d; 9c, 10e) for setting the center of intensity on one line segment (Lα, Lβ)
Is provided. For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. Here, in the first exposure apparatus, the wavelength of the illumination light is λ,
When the pitch is P, the incident angle ψ of each illumination light is sinψ = λ / 2P
It is desirable to set the distance between each first line segment and the optical axis such that Also, the second pattern in which the pattern is orthogonal to the first direction
When a periodic structure is arranged at a second pitch (Py) in the direction (longitudinal direction), a parallel structure spaced apart from the optical axis in the second direction by a distance corresponding to the second pitch on the pupil plane of the illumination optical system in the second direction. The intersection (L) of the pair of second line segments and the pair of first line segments
It is desirable to set the intensity center at (γ, Lε, Lζ, Lη). Further, the second exposure apparatus according to the fourth aspect of the present invention includes a plurality of illumination lights each having a center of intensity at a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) on a pupil plane (12) of the illumination optical system. (L5a, L5b), and the mask pattern (19) is arranged at a first pitch (Px) in a first direction (horizontal direction) and in a second direction (vertical direction) orthogonal to the first direction. When having a periodic structure arranged at the second pitch (Py), it is separated from the optical axis by a distance (γ, ε) corresponding to the first pitch in the first direction on the pupil plane of the illumination optical system, and in the second direction Illuminating light generating means (9, 10a, 10b; 9a, 9b, 10c) which sets each intensity center (Lγ, Lε, Lζ, Lη) at a distance (ζ, η) according to the second pitch from the optical axis. , 10d; 9c,
10e). For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. Here, in the second exposure apparatus, the first and second positions (Lγ, Lγ) that are spaced apart in the first direction on the pupil plane of the illumination optical system.
ε), a third position (Lζ) spaced apart from the first position (Lγ) in the second direction, and spaced apart from the third position in the first direction, and separated from the second position (Lε) in the second direction. It is desirable to set the center of intensity at each of the fourth positions (Lη) arranged side by side. The third exposure apparatus according to claim 6 of the present invention is arranged such that the third exposure apparatus is decentered from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system and is separated from the pitch direction of the mask pattern (19). Illumination light (L5a, L5b) having a center of intensity at each of a plurality of positions (on the line segments Lα, Lβ), and illuminating in the pitch direction by setting the wavelength of the illumination light to λ and the pitch of the pattern to P. The incident angle 光 of light is sinψ = λ /
Illumination light generating means (9, 10a, 10b; 9a, 9b, 10c, 10d; 9c, 10e) for setting each intensity center to be 2P is provided. For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. In the present invention, the light beam (L1 to L5) from the illumination optical system (1 to 17) is irradiated to the mask (18), and the pattern (19) from the mask (18) is transmitted through the projection optical system (20). In a projection type exposure apparatus for projecting and exposing a member to be exposed (22), a light beam (L1 to L5) is set on a surface conjugate with a mask (18) in an illumination optical system (1 to 17) or in the vicinity thereof. (18)
The exposure of the pattern (19) to the movable optical member (9, 9a, 9b) that changes the traveling direction of the light flux (L1 to L5) so that the light beam (L1 to L5) is incident on the target member (22) is completed. By the time, a driving member (10a, 10b, 10c, 10d) for moving the movable optical member (9, 9a, 9b) may be provided so that the incident angles of the light beams (L1 to L5) are switched to different values. Good. Alternatively, the light flux (L1 to L1) from the illumination optical system (1 to 17)
5) is irradiated onto the mask (18), and the pattern (19) from the mask (18) is exposed through the projection optical system (20).
In the projection type exposure apparatus for projecting and exposing to 2), the luminous flux (L1 to L5) is set on or near the Fourier plane of the mask (18) in the illumination optical system (1 to 17) and the mask (18).
The illumination optical system (1 to 1)
The movable optical member (9c) for moving the position of the light beam (L1 to L5) with respect to the optical axis (AX) of (7) and the light beam (L1) before the exposure of the pattern (19) to the exposed member (22) is completed. ~
A driving member (10e) for moving the movable optical member (9c) may be provided so that the angle of incidence of L5) switches to different values. Further, the exposure method according to the present invention provides an illumination optical system (5 to 5).
9, 11 to 17), the mask (18) is irradiated with illumination light (L5), and the substrate (22) is exposed to the illumination light via the projection optical system (20). A first exposure method according to a twenty-first aspect of the present invention is a method of the first exposure method, wherein a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions decentered from an optical axis (AX) on a pupil plane (12) of the illumination optical system. (L5a, L5b) and the pattern (19) of the mask has a first pitch (P or Px) in the first direction (lateral direction).
Has a periodic structure arranged in the following manner, on the pupil plane of the illumination optical system, a pair of parallel first and second distances (α, β or γ, ε) corresponding to the first pitch in the first direction from the optical axis. The center of intensity is set on one line segment (Lα, Lβ). For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. A second exposure method according to a twenty-fourth aspect of the present invention is directed to the second exposure method, wherein the plurality of illumination lights each having the intensity center at a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system. (L5a, L5b), and the mask pattern (19) is arranged at a first pitch (Px) in a first direction (horizontal direction) and in a second direction (vertical direction) orthogonal to the first direction. When having a periodic structure arranged at the second pitch (Py), it is separated from the optical axis by a distance (γ, ε) corresponding to the first pitch in the first direction on the pupil plane of the illumination optical system, and in the second direction , The respective intensity centers (Lγ, Lε, Lζ, Lη) are set at a distance (ζ, η) corresponding to the second pitch from the optical axis. For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. Further, in the third exposure method according to the present invention, the eccentricity is deviated from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system, and the eccentricity is away from the pitch direction of the mask pattern (19). Illumination light (L5a, L5b) having a center of intensity at each of a plurality of positions (on the line segments Lα, Lβ), and illuminating in the pitch direction by setting the wavelength of the illumination light to λ and the pitch of the pattern to P. The incident angle 光 of light is sinψ = λ /
The center of each intensity is set so as to be 2P. For this reason, it is possible to transfer a fine pattern onto a substrate with high resolution and a large depth of focus. In the present invention, the movable optical members (9, 9) that change the traveling direction of the illumination light beams (L1 to L5) are provided in the illumination optical systems (1 to 17).
a, 9b, 9c), and moving the movable optical member (9, 9a, 9b, 9c) to change the angle of incidence of the illumination light flux (L1 to L5) on the mask (18), 18) Pattern (19)
A movable optical member (9, 9a, 9b, 9c) at a predetermined first position in an exposure method using an exposure apparatus configured to expose a member to be exposed (22) via a projection optical system (20). (Steps 102 and 103) to start exposure in a state where
Setting the movable optical member (9, 9a, 9b, 9c) to a predetermined second position different from the first position each time the mask (18) is irradiated with a predetermined amount or a predetermined time on the mask (18) (step 105). When,
When the movable optical member (9, 9a, 9b, 9c) is set at each of the first position and the second position, when the exposure amount given to the member to be exposed (22) reaches a predetermined value, Step of ending irradiation of the mask (18) with the light flux (L1 to L5) (steps 104, 106, 10)
7) may be included. Alternatively, the illumination light beams (L1 to
The movable optical member (9, 9a, 9b, 9) that changes the traveling direction of L5)
c), the movable optical members (9, 9a, 9b, 9c) are moved to change the angle of incidence of the illumination light beam (L1 to L5) on the mask (18), and the pattern of the mask (18) is changed. In an exposure method using an exposure apparatus configured to expose (19) to a member to be exposed (22) via a projection optical system (20), a movable first optical member (9, 9a, 9b, 9c) may be fixed to a first member. A step of starting exposure in a state where the light beam is set at the position (steps 102 and 103);
5) A step of stopping the exposure each time the mask (18) is irradiated with a predetermined amount or a predetermined time (Step 105a), and the movable optical member (9, 9a, 9b, 9c) is set to a first position when the exposure is stopped. Is set to a different predetermined second position, and thereafter, the step of restarting exposure (steps 105 and 105b) and the movable optical member (9, 9a, 9b,
When 9c) is set to each of the first position and the second position,
A step (steps 104, 106, 107) of ending the irradiation of the light beam (L1 to L5) onto the mask (18) when the exposure amount given to the member to be exposed (22) reaches a predetermined value.
本発明においては、照明光学系の瞳面（投影光学系の
瞳面と実質的に共役な面）上で光軸から偏心した複数の
位置にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成す
る構成、一例としては照明光学系中の、マスクとほぼ共
役な面の近傍に可動光学部材を設ける構成、若しくは、
マスクのフーリエ面内で光束を移動させる構成とした。
このため、マスクを照明する光束をマスクに対して傾い
た（主光線が垂直でない）方向から入射させることがで
き、また、その方向を可変とすることができる。 さらに、マスクで生じる０次回折光と１次回折光と
が、投影光学系の瞳面上で投影光学系の光軸からほぼ等
距離の位置を透過するように可動光学部材の位置を決定
するため、ウェハ上に投影されるマスクのパターン像の
デフォーカスによる０次回折光の波面収差と１次回折光
の波面収差とをほぼ等しくすることができる。According to the present invention, a configuration in which a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions decentered from the optical axis on a pupil plane of the illumination optical system (a plane substantially conjugate with the pupil plane of the projection optical system) is generated. As an example, in the illumination optical system, a configuration in which a movable optical member is provided in the vicinity of a surface substantially conjugate to a mask, or
The light beam is moved within the Fourier plane of the mask.
Therefore, a light beam for illuminating the mask can be made incident on the mask from a direction inclined (the principal ray is not perpendicular) to the mask, and the direction can be made variable. Further, the position of the movable optical member is determined such that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated by the mask pass through a position on the pupil plane of the projection optical system at a position substantially equidistant from the optical axis of the projection optical system. The wavefront aberration of the 0th-order diffracted light and the wavefront aberration of the 1st-order diffracted light due to the defocus of the pattern image of the mask projected on the wafer can be made substantially equal.
図１は、本発明の第１の実施例による投影型露光装置
の概略的な構成を示す図である。光源１を発した光束L1
は、楕円鏡２を介してレンズ系５に照射される。光束L1
は、レンズ系５でほぼ平行な光束L2に成形され、フライ
アイレンズ６、開口絞り７を介して光束L3となり、レン
ズ系８を介して反射鏡９に照射される。反射鏡９で反射
された光束L4は、レンズ系11,13を介して視野絞り14に
照射される。視野絞り14は、レチクル18上での照明光の
照射範囲を決定するためのものである。さらに、視野絞
り14を通過した光束L5は、レンズ系15を介して半透過鏡
16に照射される。半透過鏡16で反射された光束L5はレン
ズ系（主コンデンサーレンズ）17を介して所定の入射角
でレチクル18に照射され、レチクル18上のパターン19で
回折光Do,Dpを生じる。パターン19で生じた回折光Do,Dp
は投影光学系20を介してウェハ22上に回路パターン19の
投影像を形成する。ウェハ22はウェハステージ23に保持
される。ウェハステージ23は合焦のために投影光学系20
の光軸AX方向へ移動する機構、ウェハ22を傾斜させるチ
ルト機構、及び露光領域変更のための、光軸AXと直交す
る面内で移動する機構等を有する。一方、半透過鏡16を
透過した光束はレンズ系24により集光され、半導体セン
サー等の光量計測器25により光電変換される。光量計測
器25より得られる光量信号Ｓは、電気信号として制御回
路26に伝達される。制御回路26は、光量信号Ｓに基づい
て、シャッター３を駆動するシャッター駆動部４、及び
反射鏡９を駆動させる駆動素子10a,10bへの動作指令を
与える。シャッター駆動部４が動作すると、シャッター
３により光束L2は遮断され、露光は停止される。尚、本
実施例では、光量計測器25を用いてシャッター駆動部
４、及び駆動素子10a,10bの制御を行う構成としたが、
この光量計測器25を設けず、単に露光時間によって制御
するようにしても本発明の効果に変わりは無い。 上記の構成において、フライアイレンズ６の入射面、
反射鏡９、視野絞り14、レチクル18のパターン面19、及
びウェハ22は互いに共役であり、また、フライアイレン
ズ６の射出面、レチクル18のフーリエ変換面12、及び投
影光学系20の瞳面21は互いに共役となっている。 フライアイレンズ６はレチクル18面での照度を均一化
する目的で設けられており、フライアイレンズ６の有無
は本発明の効果には直接影響しない。尚、レチクル18面
上での照度均一化のために、フライアイレンズ６の入射
面はレチクル18と結像関係にある位置とした。一方、フ
ライアイレンズ射出面は、レチクル18のパターン面を物
体面としたときの瞳面に相当する位置である。従ってこ
の位置に開口絞り７を設けることで、照明光束の開口数
を可変にできる。 反射鏡９は、前述の通りレチクル18とほぼ共役な位置
にあり、且つ、例えば反射面上の互いに直交する２つの
軸を中心として回転可能となっている。反射鏡９の回転
はモータ、ピエゾ素子等の駆動素子10a,10bにより行
う。 図１では光束L4aの方向へ進む反射光L4を実線で示し
てあるが、反射鏡９の回転角度を変化させることで、反
射光束L4aを、例えば光束L4bの方向に進ませることもで
きる。即ち、フライアイレンズ６の射出端の１つの２次
光源像をフーリエ面12上でシフトさせるのである。ま
た、図１の紙面に垂直な方向への移動成分を持たせるこ
とも勿論可能である。 本実施例においては、レチクル18とほぼ共役な位置に
ある可動光学部材としての反射鏡９を移動させるため、
視野絞り14が反射鏡９より光源に近い側にあると、反射
鏡９の移動に伴って微小ながらレチクル18と視野絞り14
との位置関係がずれることが考えられる。従って、視野
絞り14は、反射鏡９よりレチクル18側にあることが望ま
しい。 本実施例の光源としては、水銀灯等の輝線ランプや、
レーザを用いることができる。レーザ光源の場合には、
シャッター３を省略し、シャッター駆動部４の代わり
に、レーザ電源（発振用のトリガ）を制御する機構を持
たせてもよい。また、投影光学系20、及び照明光学系
（図中、光源１からレンズ系17まで）中の光学素子の色
収差補正が十分でないときには、照明拘束中に、例えば
光束L2中にバンドパスフィルター等の波長選択素子を使
用すればよい。若しくは、楕円鏡２等の反射部材を多層
膜誘電体ミラーとして、特定の波長のみの反射率を高め
てもよい。 尚、本実施例の投影型露光装置により回路パターンを
転写する場合、照明光束の開口数と、投影光学系のフォ
トマスク側開口数との比、所謂コヒーレンス・ファクタ
ーσは、0.2〜0.3程度が好ましい。従って、フライアイ
レンズ６、及び開口絞り７は、σ＝0.2〜0.3となるよう
に設定する。 上記の構成を持つ露光装置において、反射鏡９を駆動
素子10a,10bで駆動し所定の位置に設定する。すると、
主光線が照明光学系の光軸AXと同軸だった光束L4は、光
軸AXに対して傾いた主光線を持つ光束L4a,L4bとなる。
この光束L4a,L4bは、レチクル18のフーリエ変換面12近
傍において光軸AXとは異なる位置に夫々集光している。 そのため、レチクル18に照射される光束L5はレチクル
18に対して斜めに入射することになる。光束L5のレチク
ル18に対する入射角を適当に定めることによって、レチ
クル18上の回路パターン19により発生した０次回折光D
o,＋１次回折光Dp（又は０次回折光Do,−１次回折光D
m）は投影光学系20により集光され、ウェハ22上に干渉
縞、即ち回路パターン19の像を結像する。 ここで、回折光Do,Dpによってウェハ22上に回路パタ
ーン19の像が結像する理由を説明する。 図３は、本発明の実施例による投影型露光装置のレチ
クル18のフーリエ変換面12からウェハ22までの概略的な
構成を示す図である。尚、図３では簡略化のため図１中
の光学素子を一部省略したが、図３中の破線12がレチク
ル18のフーリエ変換面であることに何ら変わりはない。 図３中L5aはフーリエ変換面12上で光軸より右側にず
れた位置に強度の中心を持つ光束であり、レンズ系17に
よってレチクル18に対して所定の入射角ψを以て入射す
る。従って、レチクル18上の回路パターン19より発生す
る０次回折光Doも同様にレチクル18に対して角度ψの方
向に発生する。この０次回折光Doから夫々角度θp,θｍ
だけ離れた方向に、＋１次回折光Dp、−１次回折光Dmが
発生する。このとき角度θp,θｍは夫々、 sinψ＋sin（θｐ−ψ）＝λ/P ……（１） sin（θｍ＋ψ）−sinψ＝λ/P ……（２） （但し、λは露光光の波長、Ｐは回路パターンのピッ
チ）で与えられる。 回路パターン19のピッチＰが微細化すると、従来と同
様θp,θｍは増大し、図３に示す如く−１次回折光Dmは
投影光学系20を透過できなくなる。しかし、光束L5aは
レチクル18に対して適当な入射角ψを以て入射している
ので、＋１次回折光Dp及び０次回折光Doが投影光学系20
を透過し、ウェハ22に達することができる。よって、ウ
ェハ22上には二光束の干渉による干渉縞、即ち回路パタ
ーン19の像が結像する。尚、この０次回折光Doと、＋１
次回折光Dpとの干渉縞は、レチクル18上の回路パターン
19が、所謂1:1ライン・アンド・スペースの場合を例に
とると、像コントラストは90.6％程度あり、ウェハ上に
塗布されたレジストをパターニングするのに十分なコン
トラストを有している。 光束L5aがレチクル18に対して入射角ψで入射すると
き、０次回折光Doもやはり角度ψで射出するが、＋１次
回折光Dp、−１次回折光Dmは光軸AXに対して夫々θｐ−
ψ、θｍ＋ψの角度で射出する。回路パターン19のピッ
チＰがより微細なものであっても、±１次回折光のうち
投影光学系20を透過可能な＋１次回折光Dpに着目する
と、sin（θｐ−ψ）≦NAMであれば投影光学系20を透過
でき、回路パターン19をウェハに結像させることができ
る。 （１）式より、 sin（θｐ−ψ）＝λ/P−sinψ≦NAM λ/P≦NAM＋sinψ 即ち、光束の入射角ψに対して、 Ｐ≧λ／（NAM＋sinψ） ……（３） で与えられるピッチＰが、本発明におけるレチクル18上
の回路パターン19の転写可能な最小ピッチである。 今、sinψ＝0.5×NAMと仮定する。つまり、照明光束L
5aは、その主光線が投影光学系20の瞳面21の最外周と光
軸AXとの中点位置を通るように照射される。このとき、
（３）式より求まるピッチＰは、 Ｐ＝λ／（NAM＋0.5NAM）＝２λ/3NAM となる。 一方、従来の投影型露光装置では、転写可能な最小パ
ターンのピッチは、Ｐ≒λ/NAMである。このことから、
本発明の実施例による投影型露光装置によって転写でき
る回路パターンの最小ピッチは従来の場合よりも微細化
できる。言い換えると、より解像度の高い投影型露光装
置を実現できることになる。但し、レチクル18を照明す
る照明光束L5aが、常にレチクル18に対して一定の入射
角で入射するものとすると、ウェハ22上に結像する光束
L5aの入射方向の光量重心（言い換えれば、光束L5aの主
光線）は、ウェハ22に対して傾いた状態（非テレセント
リック状態）となってしまう。つまり、ウェハ22の光軸
AX方向の微小なずれ（デフォーカス）に伴って、像の位
置がウェハ面内で横ずれしてしまうことがあり得る。本
発明では、この像のずれを防止するために、その一実施
例において照明光束のレチクルへの入射角を、レチクル
18とほぼ共役な位置にある反射鏡９により変える構成と
なっている。従って、ある入射角ψを以て入射する光束
L5aでの照明を一定露光量だけ行った後、反射鏡９を移
動させる等して、今度は、入射角−ψで入射する光束L5
bで上記と同じ露光量となる照明を行う。これによっ
て、ウェハに入射する光量重心のウェハ面の法線に対す
る横ずれは、入射角＋ψでの露光と入射角−ψでの露光
とで相殺され、ゼロとなる。 本実施例による投影型露光装置では、レチクル18上に
照射される光量を計測する光量計測器25を設けてあるた
め、上記の入射角＋ψでの露光量、及び入射角−ψでの
露光量を一定、且つ同一の値とすることは容易に実現で
きる。また、光量計測器を設ける代わりに露光時間で制
御するようにした場合でも、同様に各露光量を一定、且
つ同一の値とすることができる。 次に、本発明により、焦点深度が増大される理由につ
いて説明する。 図３において、レチクル18上の回路パターン19の投影
光学系20による結像位置にウェハ22がある場合、回路パ
ターン19の一点とそれに対応するウェハ22上の一点を結
ぶ光路長は、投影光学系20のうちどの部分を通る光線も
等しい。しかしながら、ウェハ22が結像位置より光軸方
向にずれた場合（即ち、デフォーカスした場合）、前述
の光路長は、投影光学系中の光線の通過位置、特に瞳面
21内の位置に応じて変化する。このとき、この光路長の
変化量δは、投影光学系20の光軸AXを通る光線を基準と
して光線の通過位置の光軸AXからの距離をｒ（開口数で
表した値）とすると、 δ＝r2Δf/2 と表せる。Δｆはウェハ22の結像位置からの光軸方向へ
のずれ量である。 従って、レチクル18上の回路パターン19の一点から出
た光は、投影光学系20の瞳面21を通過するときの位置
（即ち、光軸からの距離ｒ）に応じた光路差δ、即ち、
位相差exp（２πｉδ／λ）を以てウェハ22に到達す
る。この位相差が、デフォーカスによってウェハ22上の
転写像質が劣化する原因であり、一般に、デフォーカス
による波面収差と呼ばれる量である。 本発明においては、レチクルへの照明光束を光軸に対
して傾いた角度で入射させるため、０次回折光Doと＋１
次回折光Dpとを瞳面21上で光軸AXに対してほぼ等距離の
位置を通過させることができる。従って、０次回折光Do
の位相と＋１次回折光Dpの位相とはほぼ等しくなり、デ
フォーカスによる像質の劣化は極めて少なくなる。つま
り深い焦点深度が得られることになる。尚、焦点深度の
拡大効果を最大とするには、瞳面21上での０次回折光Do
と＋１次回折光Dpの光軸AXからの距離が厳密に等しくな
るように、照明光束の入射角ψを決定すれば良いことに
なる。 図２は、本発明の第１の実施例による投影型露光装置
の変形例の構成を示す図である。但し、フライアイレン
ズ６より光源側の構成と、フーリエ変換面（照明光学系
の瞳面）12よりレチクル側の構成は、図１に示す第１の
実施例と同様であるので省略してある。 フライアイレンズ６から射出された光束はレンズ系８
を介して正のパワーを持つレンズ系9a、及び負のパワー
を持つレンズ系9bに照射される。レンズ系9aとレンズ系
9bとは、レチクル18と共役な面付近に配置されている。
また、レンズ系9aとレンズ系9bのパワーの和は０となっ
ている。レンズ系9a、及び9bは夫々レンズ駆動部材10c,
10dにより光軸AXと垂直な面内で移動可能である。駆動
部材10c,10dによって移動可能なレンズ系9a,9bを透過し
た光束は、照明光学系の光軸AXとは異なる主光線を有す
る光束となり、フーリエ変換面12上の光軸AXとは異なる
位置に集光する。フーリエ変換面12よりレチクル側は、
第１の実施例と同様である。 図２では、レンズ系9aと9bとを光軸に対して反対方向
に、且つほぼ等距離だけ移動させている。この結果、レ
ンズ系9a,9bを透過した光束は、光軸AXに対して特定の
角度だけ傾きを持ってレンズ系11に入射する。レンズ駆
動部材10c,10dによりレンズ系9a,9bの位置を変更すれ
ば、射出した光束を任意の方向へ向けることが可能であ
る。尚、レンズ駆動部材10c,10dは制御回路26によって
制御される。 また、レンズ系9bよりレチクル18側に正のパワーを持
つ新たなレンズ系を設け、且つ、レンズ駆動部材により
このレンズ系も可動とし、さらに、レンズ系9a,9bと、
新たに加えた正のパワーを持つレンズ系とのパワーの合
計が０となるような構成としてもよい。同様に、レンズ
系9aより光源側に負のパワーを持つレンズ系を設け、且
つ、レンズ系9a,9b、及び新たに加えた負のパワーのレ
ンズ系のパワーの合計が０となるようにしてもよい。
尚、この位置が可変であるレンズ系の構成は、上記の組
み合わせのみに限定されるものではなく、各レンズのパ
ワーの合計が０である複数のレンズ素子から成るレンズ
群であって、各レンズ素子を移動することにより、照明
光束を任意の方向に向けられる構成であれば良い。ま
た、駆動するレンズ素子は特定されるものではなく、同
様に照明光束を任意の方向に向けることができるレンズ
素子であれば良い。 図５は、本発明の第２の実施例による投影型露光装置
の概略的な構成を示す図である。但し、フライアイレン
ズ６より光源側、及びレンズ系13よりレチクル18側は、
第１の実施例と同様、簡略化のため省略してある。 レチクル18を物体面とした場合、破線部は瞳面12、即
ち、レチクル18のフーリエ変換面である。この瞳面12と
フライアイレンズ６の射出側の面とは光ファイバー9c等
の光伝達手段で結ばれている。従って、フライアイレン
ズ６の射出側の面は瞳面12に相当している。開口絞り７
は、第１の実施例と同様に照明光束のコヒーレンス・フ
ァクターσを決定するための絞りである。 光ファイバー9cの射出側、即ち瞳面12側は、駆動部材
10eにより可動となっており、照明光束（光源像）を瞳
面12内の任意の位置に分布させることが可能である。ま
た、駆動部材10eは、第１の実施例と同様、制御回路26
によって制御される。 次に、第１の実施例による露光装置を用いた露光方法
について、図６（ａ）、及び図６（ｂ）を参照して説明
する。 図６（ａ）、及び図６（ｂ）は、本発明の実施例によ
る露光方法を示すフローチャートである。図６（ａ）と
図６（ｂ）との違いは、反射鏡９の駆動の際に露光を休
止するか否かである。露光に先立って、シャッター５は
光束L2を遮断している状態になっている。ここで、反射
鏡９の位置変更回数、各反射鏡位置の座標、各座標に対
する露光量を決定する（ステップ101）。但し、前述の
とおり、反射鏡９の各位置に対応する光束L5のレチクル
18への入射角に、その位置で照明される各照明光量を乗
じて平均した所謂光量重心が、投影光学系20、及び照明
光学系の光軸AXよりずれているとウェハ22の微小なデフ
ォーカスによる転写像の横ずれが発生してしまう可能性
がある。従って、上記光量重心が光軸AXに一致するよう
に、反射鏡９の各位置、及びそこで照明される照明光量
（露光量）を決定する必要がある。これは、１つのパタ
ーン露光を2m回（ｍは自然数）の露光で終了するものと
し、そのうちのｍ回の反射鏡９の座標を決定し、残るｍ
回の座標は、入射光束が先のｍ回の場合の入射光束と光
軸AXに対して夫々対称となるような位置にすれば良い。
尚、露光動作中の反射鏡９の複数ヶ所夫々の角度座標の
決定方法等は後述する。 次に、制御回路26より、駆動部材10a,10bに対して動
作指令を与え、反射鏡９を所定の第１の位置に設定する
（ステップ102）。この第１の位置は、制御回路26に含
まれる入力装置によってオペレータが入力する。或い
は、入力装置によりオペレータが入力する情報はレチク
ル18上の回路パターン19に関する情報であって、反射鏡
９の第１の位置については制御回路26が上記情報に基づ
いて決定しても良い。また同様に、必要な全露光量Ｅも
オペレータによって入力装置より入力される。反射鏡９
の各位置でどの程度の露光を行うかは、オペレータが入
力しても制御回路26が判断しても良い。 続いて、実際の露光動作に入る。反射鏡９は、先に決
定された第１の位置にほぼ固定されている。この状態で
制御回路26はシャッター駆動部４に“シャッター開”の
指令を出し、シャッター３が開いて露光が開始される
（ステップ103）。照明光束はレチクル18を照明し、従
って、回路パターン19はウェハ22上に転写される。この
とき、半透過鏡16を透過した一部の照明光束は、光量計
測器25により受光され光電変換される。この光量信号Ｓ
の積算値が所定の値、つまり、先に定めた第１の位置に
対応する露光量に達した時点で（ステップ104）、或い
はその直前で、制御回路26は駆動部材10a,10bに動作指
令を出し、反射鏡９の位置を先に定めた第２の位置に変
更する（ステップ105）。尚、図６（ｂ）に示すように
光量信号Ｓの積分値（積算光量）が所定の値になったと
ころで一旦シャッター３を閉じ（ステップ105a）、露光
を休止してから反射鏡９を移動させ、反射鏡９が所定の
位置にほぼ固定されてから再びシャッター３を開いて
（ステップ105b）露光を再開しても良い。 反射鏡９の第２の位置において、光量信号Ｓの積分値
が所定の値となった時（ステップ106）、或いはその直
前で前述と同様に反射鏡９の移動を行い、第３の位置に
ほぼ固定し、露光を続行する。このときも前述と同様
に、一旦シャッター３を閉じて露光を休止しても良い。
以後は同様にして、反射鏡９をｍヶ所に位置変更しなが
ら露光を行う。反射鏡９の第ｍの位置において、光量信
号Ｓの積分値が設定した全露光量Ｅとなった時点で（ス
テップ107）シャッター３を閉じて露光を終了する。 尚、各位置での露光量をE1,E2,…,Em（ΣEi＝E,1≦ｉ
≦ｍ）とするとき、第１の位置に対する露光を終了する
のは光量信号Ｓの積分値がE1に達した時点、或いはその
直前であり、第２の位置に対する露光を終了するのは上
記積分値がE1＋E2に達した時点、或いはその直前であ
る。即ち、第１から第ｍまでの各位置における露光のう
ち、任意の第ｎの位置に対する露光を終了するのは、上
記積分値がΣEi（１≦ｉ≦ｎ）に達した時点である。 また、反射鏡９の移動中に一旦シャッター３を閉じて
露光を休止する方法を採った場合は、露光休止時に上記
積分値を０にリセットする。その後再度露光を開始し
て、光量信号Ｓの積分値が所定の値Enとなった時点で任
意の第ｎの位置に対する露光を終了するというようにし
ても良い。 以上で本発明の実施例による露光が終了するが、その
後は、ウェハ22をウェハステージ23により光軸AXと垂直
な面内で平行移動して、ウェハ22の他の露光領域に新た
に露光を行ってもよい。またレチクル18を交換して、既
に露光済の領域に他の回路パターンを重ね合わせ露光し
てもよい。尚、ウェハ22の他の位置に新たに露光を行う
場合、反射鏡９の位置は、第ｍの位置から始まり、第１
の位置で終了するように順序が逆転したものであっても
よい。 上記の露光方法において、露光を継続したまま反射鏡
９を移動させる場合、反射鏡９の移動中にレチクル18に
対して所定の方向以外の方向からの照明光が入射してし
まう。すると、前述の高い解像力と深い焦点深度を得る
効果が薄らぐ可能性がある。これを防止するには、図１
のレンズ系11,13の間の瞳面12近傍に所定の位置のみの
透過部を持つ空間フィルターを設ければよい。この空間
フィルターは、各位置における反射鏡９より発生する照
明光束L4a,L4bの瞳面12上での位置と等しい位置を透過
部とし、その他の位置は遮光部としておく。各透過部の
径はそれに対応する各照明光束夫々のσ値を決定するの
で、先に決定したフライアイレンズ６射出側の面での開
口絞り７と光学的に等価な径、即ちフライアイレンズ６
射出側の面（瞳面12と共役）と瞳面12との倍率関係を考
慮した径とする。また、特定の透過部の径は上記等価な
径より小さくしても良い。つまり、レチクル18に入射す
る光束のうち特定のもののσ値を小さくしても良い。 瞳面12には、レモンスキンフィルター等の光散乱部材
を設けても良い。この光散乱部材により可動光学部材上
のゴミ、欠陥等をボカすことができ、ゴミ、欠陥等によ
るレチクル18上での照度ムラの発生を防止することがで
きる。尚、光散乱部材によりレチクル18と可動光学部材
（反射鏡９）の結像関係はボケるが、本発明の効果には
何ら悪影響を与えない。 次に、反射鏡９の回転角度位置の決定方法について説
明する。本発明の各実施例においては、照明光束L5をレ
チクル18、及び光軸AXに対して傾いた角度でレチクル18
に照射する。前述のとおり、０次回折光Doと＋１次回折
光Dpとが投影光学系20の瞳面21上で光軸AXからほぼ等距
離の位置を通るように照明光束L5の傾き角を調整する
と、焦点深度を最大とすることができる。従って、焦点
深度増大のためには、０次回折光Doと＋１次回折光Dpと
のなす角、つまり、転写すべき回路パターン19のピッ
チ、及び方向に応じて照明光束L5の入射方向を決定すれ
ば良い。０次回折光Doと＋１次回折光Dpとが瞳面21上で
光軸AXに対して等距離とするには、照明光束L5が、パタ
ーン19の方向ベクトルに平行であり、且つレチクルに垂
直な面に対して、 sinψ＝λ/2P で与えられる角度ψを以て入射すれば良い。 図７（ａ）は、レチクル上の回路パターンの一例を示
す図である。この回路パターンは、1:1のライン・アン
ド・スペース・パターンである。 図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す回路パターンのレチ
クル上での焦点深度を最大とする照明光束の入射角を、
照明光学系の瞳面12上に位置に置き換えて示した図であ
る。レチクル18への照明光束の入射角の正弦は、瞳面12
では位置（光軸AXからの距離ｒ）に変換されている。図
７（ａ）のライン・アンド・スペース・パターン（ピッ
チＰ）に対する照明光束の中心位置は、瞳面で線分Ｌ
α、またはＬβ上にあれば、焦点深度を最大とすること
ができる。このとき、線分Ｌα、及びＬβはsin-1（λ/
2P）なる角度（レチクルに入射する角度）に相当する距
離α，βだけ光軸AXからパターンのピッチ方向に離れて
いれば良い。つまり、反射鏡９の位置は、図７（ａ）に
示すようなライン・アンド・スペース・パターンを転写
する場合には、反射鏡９で反射された照明光束L4a、又
はL4bの中心（主光線）が瞳面12上で線分Ｌα、又はＬ
β上に一致するように決定すると良いことになる。 図８（ａ）は、回路パターンの他の例を示す図であ
る。この回路パターンは、横方向にピッチPx、縦方向に
ピッチPyで配置されている。 図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す回路パターンのレチ
クル上での焦点深度を最大とする照明光束の入射角を、
照明光学系の瞳面12上の位置に置き換えて示した図であ
る。この場合、焦点深度を最大とする照明光束の中心位
置は、瞳面12上のＬγ,Lε,Lζ,Lηの４点となる。従っ
て、反射鏡９の位置は、照明光束の主光線を瞳面12上で
Ｌγ,Lε,Lζ,Lηの４点に向ける方向であれば良い。 尚、図８中、γ，ε，ζ，ηは夫々、 γ＝ε＝λ/2Px ζ＝η＝λ/2Py で与えられる距離である。 レチクル上の回路パターンが他の任意の形状であって
も、上記と同様に０次回折光と＋１次回折光とが投影光
学系中の瞳面上で光軸から等しい距離を通過するように
照明光束の方向を決定すれば良い。また、レチクル上
に、複数のピッチを持つ回路パターンが混在する場合、
照明光束のレチクルへの入射角度は夫々の回路パターン
の最適角度に対応させても良いし、各最適角度の平均と
しても良い。或いは、パターンの微細度に応じた重みを
掛けて平均を求めた角度としても良い。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. Light beam L1 emitted from light source 1
Is applied to the lens system 5 via the elliptical mirror 2. Luminous flux L1
Is formed into a substantially parallel light beam L2 by a lens system 5, becomes a light beam L3 via a fly-eye lens 6 and an aperture stop 7, and is irradiated to a reflecting mirror 9 via a lens system 8. The light beam L4 reflected by the reflecting mirror 9 is applied to the field stop 14 via the lens systems 11 and 13. The field stop 14 is for determining the irradiation range of the illumination light on the reticle 18. Further, the light beam L5 passing through the field stop 14 is transmitted through a lens system 15 to a semi-transmissive mirror.
Irradiated at 16. The light beam L5 reflected by the semi-transmissive mirror 16 is applied to a reticle 18 at a predetermined incident angle via a lens system (main condenser lens) 17 to generate diffracted lights Do and Dp in a pattern 19 on the reticle 18. Diffracted light Do, Dp generated in pattern 19
Forms a projected image of the circuit pattern 19 on the wafer 22 via the projection optical system 20. The wafer 22 is held on a wafer stage 23. The wafer stage 23 has a projection optical system 20 for focusing.
A mechanism for moving the wafer 22 in the direction of the optical axis AX, a tilt mechanism for tilting the wafer 22, a mechanism for moving the exposure area in a plane orthogonal to the optical axis AX, and the like. On the other hand, the light beam transmitted through the semi-transmissive mirror 16 is condensed by a lens system 24, and is photoelectrically converted by a light amount measuring device 25 such as a semiconductor sensor. The light quantity signal S obtained from the light quantity measuring device 25 is transmitted to the control circuit 26 as an electric signal. The control circuit 26 gives an operation command to the shutter driving unit 4 for driving the shutter 3 and the driving elements 10a and 10b for driving the reflecting mirror 9 based on the light amount signal S. When the shutter drive unit 4 operates, the light beam L2 is blocked by the shutter 3, and the exposure is stopped. In the present embodiment, the shutter driving unit 4 and the driving elements 10a and 10b are controlled using the light amount measuring device 25.
Even if the light amount measuring device 25 is not provided and the control is performed simply by the exposure time, the effect of the present invention is not changed. In the above configuration, the entrance surface of the fly-eye lens 6;
The reflecting mirror 9, the field stop 14, the pattern surface 19 of the reticle 18, and the wafer 22 are conjugate to each other, and the exit surface of the fly-eye lens 6, the Fourier transform surface 12 of the reticle 18, and the pupil surface of the projection optical system 20 21 are conjugate to each other. The fly-eye lens 6 is provided for the purpose of equalizing the illuminance on the reticle 18 surface, and the presence or absence of the fly-eye lens 6 does not directly affect the effect of the present invention. In order to make the illuminance uniform on the surface of the reticle 18, the incident surface of the fly-eye lens 6 is positioned so as to form an image with the reticle 18. On the other hand, the exit surface of the fly-eye lens is a position corresponding to the pupil plane when the pattern plane of the reticle 18 is the object plane. Therefore, by providing the aperture stop 7 at this position, the numerical aperture of the illumination light beam can be made variable. The reflecting mirror 9 is located at a position substantially conjugate with the reticle 18 as described above, and is rotatable about, for example, two axes orthogonal to each other on the reflecting surface. The rotation of the reflecting mirror 9 is performed by driving elements 10a and 10b such as a motor and a piezo element. Although the reflected light L4 traveling in the direction of the light beam L4a is shown by a solid line in FIG. 1, the reflected light beam L4a can be advanced in the direction of the light beam L4b, for example, by changing the rotation angle of the reflecting mirror 9. That is, one secondary light source image at the exit end of the fly-eye lens 6 is shifted on the Fourier plane 12. Further, it is of course possible to have a moving component in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. In this embodiment, in order to move the reflecting mirror 9 as a movable optical member at a position substantially conjugate with the reticle 18,
When the field stop 14 is closer to the light source than the reflecting mirror 9, the reticle 18 and the field stop 14 are slightly moved with the movement of the reflecting mirror 9.
It is conceivable that the positional relationship between them is shifted. Therefore, it is desirable that the field stop 14 is closer to the reticle 18 than the reflecting mirror 9. As a light source of the present embodiment, a bright line lamp such as a mercury lamp,
A laser can be used. In the case of a laser light source,
The shutter 3 may be omitted and a mechanism for controlling a laser power supply (trigger for oscillation) may be provided instead of the shutter driving unit 4. Further, when the chromatic aberration of the optical elements in the projection optical system 20 and the illumination optical system (from the light source 1 to the lens system 17 in the figure) is not sufficiently corrected, for example, a bandpass filter or the like is included in the light beam L2 during the illumination constraint. What is necessary is just to use a wavelength selection element. Alternatively, a reflective member such as the elliptical mirror 2 may be used as a multilayer dielectric mirror to increase the reflectance only at a specific wavelength. When a circuit pattern is transferred by the projection type exposure apparatus of the present embodiment, the ratio between the numerical aperture of the illumination light beam and the numerical aperture on the photomask side of the projection optical system, the so-called coherence factor σ, is about 0.2 to 0.3. preferable. Therefore, the fly-eye lens 6 and the aperture stop 7 are set so that σ = 0.2 to 0.3. In the exposure apparatus having the above configuration, the reflecting mirror 9 is driven by the driving elements 10a and 10b and set at a predetermined position. Then
The light beam L4 whose principal ray is coaxial with the optical axis AX of the illumination optical system becomes light beams L4a and L4b having principal rays inclined with respect to the optical axis AX.
The light beams L4a and L4b are condensed at positions different from the optical axis AX in the vicinity of the Fourier transform surface 12 of the reticle 18, respectively. Therefore, the light beam L5 irradiated on the reticle 18 is
It will be obliquely incident on 18. By appropriately setting the incident angle of the light beam L5 to the reticle 18, the 0th-order diffracted light D generated by the circuit pattern 19 on the reticle 18
o, + 1st order diffracted light Dp (or 0th order diffracted light Do, -1st order diffracted light D)
m) is condensed by the projection optical system 20 and forms an interference fringe, that is, an image of the circuit pattern 19 on the wafer 22. Here, the reason why the image of the circuit pattern 19 is formed on the wafer 22 by the diffracted lights Do and Dp will be described. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration from the Fourier transform surface 12 of the reticle 18 to the wafer 22 of the projection type exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, some of the optical elements in FIG. 1 are omitted for simplicity, but the broken line 12 in FIG. 3 is no different from the Fourier transform plane of the reticle 18. In FIG. 3, L5a is a light beam having a center of intensity at a position shifted to the right from the optical axis on the Fourier transform surface 12, and is incident on the reticle 18 by the lens system 17 at a predetermined incident angle ψ. Accordingly, the zero-order diffracted light Do generated from the circuit pattern 19 on the reticle 18 is also generated in the direction of the angle に 対 し て with respect to the reticle 18. The angles θp and θm are obtained from the zero-order diffracted light Do, respectively.
The + 1st-order diffracted light Dp and the -1st-order diffracted light Dm are generated in directions separated from each other. At this time, the angles θp and θm are respectively sinψ + sin (θp−ψ) = λ / P (1) sin (θm + ψ) −sinψ = λ / P (2) (where λ is the wavelength of the exposure light, P Is given by the pitch of the circuit pattern). As the pitch P of the circuit pattern 19 becomes finer, θp and θm increase as in the prior art, and the -1st-order diffracted light Dm cannot pass through the projection optical system 20 as shown in FIG. However, since the light beam L5a is incident on the reticle 18 at an appropriate incident angle ψ, the + 1st-order diffracted light Dp and the 0th-order diffracted light Do are projected by the projection optical system 20.
And can reach the wafer 22. Therefore, an interference fringe due to the interference of the two light beams, that is, an image of the circuit pattern 19 is formed on the wafer 22. Note that this 0-order diffracted light Do and +1
The interference fringe with the second-order diffracted light Dp is a circuit pattern on the reticle 18.
Taking the case where 19 is a so-called 1: 1 line and space as an example, the image contrast is about 90.6%, which is sufficient for patterning the resist applied on the wafer. When the light beam L5a is incident on the reticle 18 at an incident angle ψ, the 0th-order diffracted light Do also exits at an angle ψ, but the + 1st-order diffracted light Dp and the -1st-order diffracted light Dm are respectively θp−
Inject at an angle of ｍ, θm + ψ. Even those finer pitch P of the circuit pattern 19, focusing on the permeable + 1st-order diffracted light Dp projection optical system 20 of the ± 1-order diffracted light, if sin (θp-ψ) ≦ NA M The light can pass through the projection optical system 20, and the circuit pattern 19 can be imaged on the wafer. (1) from equation, sin (θp-ψ) = λ / P-sinψ ≦ NA M λ / P ≦ NA M + sinψ i.e., with respect to the incident angle of the light flux ψ, P ≧ λ / (NA M + sinψ) ...... The pitch P given by (3) is the minimum pitch at which the circuit pattern 19 on the reticle 18 can be transferred in the present invention. Now, it is assumed that sinψ = 0.5 × NA M. That is, the illumination light flux L
5a is irradiated such that its principal ray passes through the center point between the outermost periphery of the pupil plane 21 of the projection optical system 20 and the optical axis AX. At this time,
(3) a pitch P which is obtained from the equation becomes P = λ / (NA M + 0.5NA M) = 2λ / 3NA M. On the other hand, in the conventional projection exposure apparatus, the pitch of the transferable minimum pattern is a P ≒ λ / NA M. From this,
The minimum pitch of a circuit pattern that can be transferred by the projection type exposure apparatus according to the embodiment of the present invention can be made finer than in the conventional case. In other words, a projection type exposure apparatus with higher resolution can be realized. However, assuming that the illumination light beam L5a for illuminating the reticle 18 is always incident on the reticle 18 at a fixed incident angle, the light beam that forms an image on the wafer 22
The center of gravity of the light amount in the incident direction of L5a (in other words, the principal ray of the light beam L5a) is inclined with respect to the wafer 22 (non-telecentric state). That is, the optical axis of the wafer 22
With a slight shift (defocus) in the AX direction, the position of the image may be shifted laterally in the wafer plane. In the present invention, in order to prevent this image shift, in one embodiment, the angle of incidence of the illumination light beam on the reticle is adjusted by the reticle.
The configuration is changed by the reflecting mirror 9 located at a position substantially conjugate to the position 18. Therefore, the luminous flux incident at a certain incident angle ψ
After illuminating at L5a by a fixed exposure amount, the light beam L5 incident at an incident angle −ψ
Illumination with the same exposure amount as described above is performed in b. As a result, the lateral shift of the center of gravity of the amount of light incident on the wafer with respect to the normal to the wafer surface is canceled out by the exposure at the incident angle + ψ and the exposure at the incident angle -ψ, and becomes zero. In the projection type exposure apparatus according to the present embodiment, since the light amount measuring device 25 for measuring the light amount irradiated on the reticle 18 is provided, the exposure amount at the above incident angle + ψ and the exposure amount at the above incident angle -ψ Can be easily realized to be constant and the same value. In addition, even when the exposure time is controlled instead of providing the light amount measuring device, each exposure amount can be similarly set to the same value. Next, the reason why the depth of focus is increased by the present invention will be described. In FIG. 3, when the wafer 22 is located at an image forming position of the circuit pattern 19 on the reticle 18 by the projection optical system 20, an optical path length connecting one point of the circuit pattern 19 and a corresponding point on the wafer 22 is determined by the projection optical system. Light rays passing through any part of 20 are equal. However, when the wafer 22 is displaced in the optical axis direction from the image forming position (that is, when the wafer 22 is defocused), the above-described optical path length is determined by the light passing position in the projection optical system, particularly the pupil plane.
It changes according to the position in 21. At this time, the amount of change δ of the optical path length is represented by r (a value represented by a numerical aperture) where a distance from the optical axis AX of a light passing position with respect to the light passing through the optical axis AX of the projection optical system 20 is defined as: δ = r 2 Δf / 2. Δf is the amount of deviation from the image forming position of the wafer 22 in the optical axis direction. Therefore, the light emitted from one point of the circuit pattern 19 on the reticle 18 passes through the pupil plane 21 of the projection optical system 20 (ie, the optical path difference δ corresponding to the position (ie, the distance r from the optical axis)),
The light reaches the wafer 22 with a phase difference exp (2πiδ / λ). This phase difference is a cause of the deterioration of the transfer image quality on the wafer 22 due to the defocus, and is generally an amount called wavefront aberration due to the defocus. In the present invention, since the illumination light flux to the reticle is made incident at an angle to the optical axis, the zero-order diffracted light Do and +1
The next-order diffracted light Dp can pass through the pupil plane 21 at a position substantially equidistant from the optical axis AX. Therefore, the zero-order diffracted light Do
Is substantially equal to the phase of the + 1st-order diffracted light Dp, and the deterioration of the image quality due to defocus is extremely reduced. That is, a deep depth of focus can be obtained. In order to maximize the effect of increasing the depth of focus, the 0th-order diffracted light Do
And the + 1st-order diffracted light Dp from the optical axis AX should be determined exactly so that the incident angle の of the illumination light flux is determined. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a modified example of the projection type exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. However, the configuration on the light source side from the fly-eye lens 6 and the configuration on the reticle side from the Fourier transform plane (pupil plane of the illumination optical system) 12 are the same as in the first embodiment shown in FIG. . The light beam emitted from the fly-eye lens 6 is
Are irradiated to the lens system 9a having a positive power and the lens system 9b having a negative power. Lens system 9a and lens system
9b is disposed near a plane conjugate with the reticle 18.
The sum of the powers of the lens systems 9a and 9b is 0. The lens systems 9a and 9b are respectively a lens driving member 10c,
By 10d, it can be moved in a plane perpendicular to the optical axis AX. The luminous flux transmitted through the lens systems 9a and 9b movable by the driving members 10c and 10d becomes a luminous flux having a principal ray different from the optical axis AX of the illumination optical system, and a position different from the optical axis AX on the Fourier transform surface 12. Focus on On the reticle side from the Fourier transform surface 12,
This is the same as the first embodiment. In FIG. 2, the lens systems 9a and 9b are moved in opposite directions with respect to the optical axis and at substantially equal distances. As a result, the light flux transmitted through the lens systems 9a and 9b enters the lens system 11 with a specific angle with respect to the optical axis AX. If the positions of the lens systems 9a and 9b are changed by the lens driving members 10c and 10d, the emitted light beam can be directed to an arbitrary direction. The lens driving members 10c and 10d are controlled by the control circuit 26. Further, a new lens system having a positive power is provided on the reticle 18 side from the lens system 9b, and this lens system is also movable by a lens driving member, and further, the lens systems 9a and 9b,
The configuration may be such that the total power of the newly added positive lens system and the lens system having the positive power becomes zero. Similarly, a lens system having negative power is provided on the light source side of the lens system 9a, and the total power of the lens systems 9a and 9b and the newly added negative power lens system is set to 0. Is also good.
Note that the configuration of the lens system whose position is variable is not limited to the above combination, but is a lens group including a plurality of lens elements having a total power of each lens of 0. Any configuration may be used as long as the illumination light beam can be directed to an arbitrary direction by moving the element. Further, the lens element to be driven is not specified, but may be any lens element capable of directing the illumination light beam in an arbitrary direction. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. However, the light source side from the fly-eye lens 6 and the reticle 18 side from the lens system 13 are
As in the first embodiment, they are omitted for simplification. When the reticle 18 is the object plane, the broken line portion is the pupil plane 12, that is, the Fourier transform plane of the reticle 18. The pupil plane 12 and the exit side surface of the fly-eye lens 6 are connected by a light transmitting means such as an optical fiber 9c. Therefore, the exit side surface of the fly-eye lens 6 corresponds to the pupil plane 12. Aperture stop 7
Is a stop for determining the coherence factor σ of the illumination light beam as in the first embodiment. The exit side of the optical fiber 9c, that is, the pupil plane 12 side is a driving member.
It is movable by 10e, and it is possible to distribute the illumination light flux (light source image) at an arbitrary position in the pupil plane 12. The driving member 10e is connected to the control circuit 26 as in the first embodiment.
Is controlled by Next, an exposure method using the exposure apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). 6A and 6B are flowcharts illustrating an exposure method according to an embodiment of the present invention. The difference between FIG. 6A and FIG. 6B is whether or not to suspend the exposure when driving the reflecting mirror 9. Prior to the exposure, the shutter 5 is in a state of blocking the light beam L2. Here, the number of times the position of the reflecting mirror 9 is changed, the coordinates of each reflecting mirror position, and the exposure amount for each coordinate are determined (step 101). However, as described above, the reticle of the light beam L5 corresponding to each position of the reflecting mirror 9
When the so-called light quantity center of gravity, which is obtained by multiplying the angle of incidence to the light by each of the illumination light quantities illuminated at that position and deviates from the optical axis AX of the projection optical system 20 and the illumination optical system, the minute data of the wafer 22 becomes small. There is a possibility that a lateral shift of the transferred image due to the focus will occur. Therefore, it is necessary to determine each position of the reflecting mirror 9 and the amount of illumination light (exposure amount) to be illuminated so that the light amount center of gravity coincides with the optical axis AX. This means that one pattern exposure is completed by 2 m exposures (m is a natural number), the coordinates of the reflecting mirror 9 are determined m times, and the remaining m is determined.
The coordinates of the times may be set to positions that are respectively symmetrical with respect to the optical axis AX with the incident light beam when the incident light beam is m times earlier.
A method of determining the angular coordinates of each of the plurality of positions of the reflecting mirror 9 during the exposure operation will be described later. Next, an operation command is given from the control circuit 26 to the driving members 10a and 10b, and the reflecting mirror 9 is set at a predetermined first position (step 102). This first position is input by an operator through an input device included in the control circuit 26. Alternatively, the information input by the operator via the input device may be information relating to the circuit pattern 19 on the reticle 18, and the control circuit 26 may determine the first position of the reflecting mirror 9 based on the information. Similarly, the necessary total exposure amount E is also input from the input device by the operator. Reflector 9
The control circuit 26 may determine how much exposure is to be performed at each position. Subsequently, the actual exposure operation starts. The reflecting mirror 9 is substantially fixed at the first position determined previously. In this state, the control circuit 26 issues a "shutter open" command to the shutter drive unit 4, and the shutter 3 opens to start exposure (step 103). The illuminating light beam illuminates the reticle 18, so that the circuit pattern 19 is transferred onto the wafer 22. At this time, a part of the illumination light flux transmitted through the semi-transmissive mirror 16 is received by the light quantity measuring device 25 and is photoelectrically converted. This light amount signal S
The control circuit 26 instructs the driving members 10a and 10b to operate at the time when the integrated value has reached a predetermined value, that is, the exposure amount corresponding to the previously determined first position (step 104) or immediately before that. To change the position of the reflecting mirror 9 to the second position determined previously (step 105). When the integral value (integrated light amount) of the light amount signal S reaches a predetermined value as shown in FIG. 6B, the shutter 3 is closed once (step 105a), exposure is stopped, and then the reflecting mirror 9 is moved. Then, after the reflecting mirror 9 is almost fixed at the predetermined position, the shutter 3 may be opened again (step 105b) to resume the exposure. When the integrated value of the light amount signal S reaches a predetermined value at the second position of the reflecting mirror 9 (step 106) or immediately before that, the reflecting mirror 9 is moved in the same manner as described above, and moved to the third position. It is almost fixed, and the exposure is continued. At this time, the shutter 3 may be closed once to stop the exposure, as described above.
Thereafter, exposure is performed in the same manner while changing the position of the reflecting mirror 9 to m positions. At the m-th position of the reflecting mirror 9, when the integrated value of the light amount signal S reaches the set total exposure amount E (step 107), the shutter 3 is closed to end the exposure. The exposure amount at each position is represented by E 1 , E 2 ,..., E m (ΣE i = E, 1 ≦ i
≦ m) to the time, when the integral value of the light quantity signal S to exit the exposure to the first position reaches E 1, or a just before, to terminate the exposure for the second position the It is at or immediately before the integration value reaches E 1 + E 2 . That is, among the exposures at the first to m-th positions, the exposure at an arbitrary n-th position is completed when the integrated value reaches ΔE i (1 ≦ i ≦ n). If the shutter 3 is closed once during the movement of the reflecting mirror 9 to stop the exposure, the integral value is reset to 0 when the exposure is stopped. Then start the exposure again, the light amount integrated value of the signal S may also be called to terminate the exposure for any position of the n when it becomes a predetermined value E n. The exposure according to the embodiment of the present invention is completed as described above. After that, the wafer 22 is translated by the wafer stage 23 in a plane perpendicular to the optical axis AX, and another exposure area of the wafer 22 is newly exposed. May go. Alternatively, the reticle 18 may be replaced, and another circuit pattern may be overlaid and exposed on the already exposed area. When a new exposure is to be performed on another position of the wafer 22, the position of the reflecting mirror 9 starts from the m-th position,
The order may be reversed so that the processing ends at the position. In the above exposure method, when the reflecting mirror 9 is moved while the exposure is continued, illumination light from a direction other than a predetermined direction enters the reticle 18 while the reflecting mirror 9 is moving. Then, the effect of obtaining the above-described high resolution and a large depth of focus may be reduced. To prevent this, see FIG.
A spatial filter having a transmission part only at a predetermined position may be provided in the vicinity of the pupil plane 12 between the lens systems 11 and 13. In this spatial filter, a position equal to the position on the pupil plane 12 of the illuminating light beams L4a and L4b generated by the reflecting mirror 9 at each position is set as a transmitting portion, and other positions are set as light shielding portions. Since the diameter of each transmitting portion determines the corresponding σ value of each illumination light flux, the diameter of the fly-eye lens 6 previously determined is optically equivalent to the aperture stop 7 on the exit side surface, that is, the fly-eye lens. 6
The diameter is determined in consideration of the magnification relationship between the exit side surface (conjugate with the pupil plane 12) and the pupil plane 12. Further, the diameter of the specific transmitting portion may be smaller than the equivalent diameter. That is, the σ value of a specific one of the light beams incident on the reticle 18 may be reduced. The pupil plane 12 may be provided with a light scattering member such as a lemon skin filter. Dust, defects, and the like on the movable optical member can be blurred by the light scattering member, and uneven illuminance on the reticle 18 due to the dust, defects, and the like can be prevented. Although the image forming relationship between the reticle 18 and the movable optical member (reflecting mirror 9) is blurred by the light scattering member, the effect of the present invention is not affected at all. Next, a method of determining the rotational angle position of the reflecting mirror 9 will be described. In each embodiment of the present invention, the illuminating light beam L5 is set at an angle inclined with respect to the reticle 18 and the optical axis AX.
Irradiation. As described above, when the inclination angle of the illumination light beam L5 is adjusted such that the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp pass on the pupil plane 21 of the projection optical system 20 at a position substantially equidistant from the optical axis AX, the focal depth becomes Can be maximized. Therefore, in order to increase the depth of focus, the angle between the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp, that is, the incident direction of the illumination light beam L5 is determined according to the pitch and direction of the circuit pattern 19 to be transferred. good. In order for the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp to be equidistant on the pupil plane 21 with respect to the optical axis AX, the illumination light beam L5 is parallel to the direction vector of the pattern 19 and perpendicular to the reticle. Should be incident at an angle ら れ る given by sinψ = λ / 2P. FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a circuit pattern on a reticle. This circuit pattern is a 1: 1 line and space pattern. FIG. 7B shows the incident angle of the illumination light flux that maximizes the depth of focus on the reticle of the circuit pattern shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a position on the pupil plane 12 of the illumination optical system replaced with a position. The sine of the angle of incidence of the illumination light beam on the reticle 18 is
Is converted to a position (a distance r from the optical axis AX). The center position of the illumination light beam with respect to the line-and-space pattern (pitch P) in FIG.
If it is on α or Lβ, the depth of focus can be maximized. At this time, the line segments Lα and Lβ are sin −1 (λ /
2P) as long as they are separated from the optical axis AX in the pitch direction of the pattern by the distances α and β corresponding to the angle (the angle of incidence on the reticle). That is, when a line and space pattern as shown in FIG. 7A is transferred, the position of the reflecting mirror 9 is set at the center (principal ray) of the illumination light beam L4a or L4b reflected by the reflecting mirror 9. ) Is a line segment Lα or L on the pupil plane 12
It is good to decide to match on β. FIG. 8A is a diagram illustrating another example of the circuit pattern. The circuit patterns are arranged at a pitch Px in the horizontal direction and at a pitch Py in the vertical direction. FIG. 8B shows the incident angle of the illumination light flux that maximizes the depth of focus on the reticle of the circuit pattern shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the illumination optical system replaced with a position on a pupil plane 12. In this case, the center position of the illumination light beam that maximizes the depth of focus is four points on the pupil plane 12, Lγ, Lε, Lζ, and Lη. Therefore, the position of the reflecting mirror 9 may be any direction as long as the principal ray of the illumination light beam is directed to the four points Lγ, Lε, Lζ, and Lη on the pupil plane 12. In FIG. 8, γ, ε, ζ, and η are distances given by γ = ε = λ / 2Pxζ = η = λ / 2Py, respectively. Even if the circuit pattern on the reticle has any other shape, similarly to the above, the illumination light flux such that the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light pass the same distance from the optical axis on the pupil plane in the projection optical system. May be determined. Also, when circuit patterns with multiple pitches are mixed on the reticle,
The angle of incidence of the illumination light beam on the reticle may correspond to the optimum angle of each circuit pattern, or may be the average of each optimum angle. Alternatively, the angle may be obtained by multiplying a weight according to the fineness of the pattern to obtain an average.
以上の様に本発明によれば、レチクルに対して所定の
入射角を以て光束を照射することができる。このため、
レチクルの回路パターンから発生する１次回折光が、投
影光学系の開口数より大きな角度の方向に発生する場合
でも、回路パターンの像を結像することが可能となり、
投影可能な最小パターンサイズがより微細化できる。さ
らに、０次回折光と１次回折光とが投影光学系の瞳面上
で投影光学系の光軸からほぼ等距離の位置を透過するよ
うにしたため、投影像の焦点深度を増大させることがで
きる。 また本発明によれば、従来のレチクルを用いた場合で
も解像力の向上、及び焦点深度の増大において位相シフ
トレチクルを用いた場合とほぼ同等の効果がある。しか
も、従来のレチクルの方が、位相シフトレチクルに比べ
て製造、及び検査が極めて容易である。As described above, according to the present invention, a reticle can be irradiated with a light beam at a predetermined incident angle. For this reason,
Even when the first-order diffracted light generated from the circuit pattern of the reticle is generated in a direction at an angle larger than the numerical aperture of the projection optical system, it is possible to form an image of the circuit pattern,
The minimum pattern size that can be projected can be further reduced. Furthermore, since the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are transmitted on the pupil plane of the projection optical system at positions substantially equidistant from the optical axis of the projection optical system, the depth of focus of the projected image can be increased. Further, according to the present invention, even when a conventional reticle is used, the resolution is improved and the depth of focus is increased, which is almost the same effect as when a phase shift reticle is used. Moreover, the conventional reticle is much easier to manufacture and inspect than the phase shift reticle.
【図１】 本発明の第１の実施例による投影型露光装置の概略的な
構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１の実施例による投影型露光装置の変形例の
構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a modification of the projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の実施例による投影型露光装置のレチクルのフー
リエ変換面からウェハまでの概略的な構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration from a Fourier transform surface of a reticle to a wafer of the projection type exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図４】 従来の技術における投影型露光装置のレチクルのフーリ
エ変換面からウェハまでの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration from a Fourier transform surface of a reticle to a wafer of a projection type exposure apparatus according to a conventional technique.
【図５】 本発明の第２の実施例による投影型露光装置の概略的な
構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施例による露光方法を示す
フローチャート。FIGS. 6A and 6B are flowcharts showing an exposure method according to an embodiment of the present invention.
【図７】 （ａ）はレチクル上の回路パターンの一例を示す図、
（ｂ）は（ａ）に示す回路パターンのレチクル上での焦
点深度を最大とする照明光束の入射角を、照明光学系の
瞳面上の位置に置き換えて示した図。FIG. 7A illustrates an example of a circuit pattern on a reticle,
FIG. 2B is a diagram illustrating the circuit pattern illustrated in FIG. 1A, in which the incident angle of the illumination light flux that maximizes the depth of focus on the reticle is replaced with a position on a pupil plane of the illumination optical system.
【図８】 （ａ）は回路パターンの他の例を示す図、（ｂ）は
（ａ）に示す回路パターンのレチクル上での焦点深度を
最大とする照明光束の入射角を、照明光学系の瞳面上の
位置に置き換えて示した図。8A is a diagram showing another example of the circuit pattern, and FIG. 8B is a diagram showing the incident angle of the illumination light beam that maximizes the depth of focus on the reticle of the circuit pattern shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the position on the pupil plane of FIG.
３……シャッター、４……シャッター駆動部、９……反
射鏡、9a,9b……レンズ系、9c……光ファイバー、10a,1
0b……駆動素子、10c,10d……レンズ駆動部材、10e……
駆動部材、26……制御回路。3 Shutter, 4 Shutter drive unit, 9 Reflector, 9a, 9b Lens system, 9c Optical fiber, 10a, 1
0b …… Drive element, 10c, 10d …… Lens drive member, 10e…
Drive member, 26 Control circuit.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−91662（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−180612（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−109720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−289632（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41150（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−27516（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 Continuation of front page (56) References JP-A-61-91662 (JP, A) JP-A-4-180612 (JP, A) JP-A-1-109720 (JP, A) JP-A-61-289632 (JP, A) JP-A-2-142111 (JP, A) JP-A-61-41150 (JP, A) JP-A-3-27516 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (40)
前記照明光を基板上に投射する投影光学系とを備えた露
光装置において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心した複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記マスクのパターンが第１方向に第１ピッチ
で配列される周期構造を有するとき、前記照明光学系の
瞳面上で前記光軸から前記第１方向に関してそれぞれ前
記第１ピッチに応じた距離だけ離れた平行な一対の第１
線分上に前記強度中心を設定する照明光生成手段を備え
たことを特徴とする露光装置。An illumination optical system for irradiating illumination light to a mask,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects the illumination light onto a substrate; and a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions decentered from an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system. In addition, when the pattern of the mask has a periodic structure arranged at a first pitch in a first direction, the pattern corresponding to the first pitch in the first direction from the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system. A pair of first parallel members separated by a distance
An exposure apparatus comprising: an illumination light generating unit that sets the intensity center on a line segment.
Ｐとして、前記各照明光の入射角ψがsinψ＝λ/2Pとな
るように、前記各第１線分と前記光軸との距離を設定す
ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。2. The method according to claim 1, wherein the wavelength of the illumination light is λ, the first pitch is P, and the first line segment and the optical axis are set so that the incident angle の of each illumination light is sinψ = λ / 2P. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a distance from the exposure apparatus is set.
２方向に第２ピッチで配列される周期構造を有すると
き、前記照明光学系の瞳面上で前記光軸から前記第２方
向に関してそれぞれ前記第２ピッチに応じた距離だけ離
れた平行な一対の第２線分と前記一対の第１線分との交
点に前記強度中心を設定することを特徴とする請求項１
に記載の露光装置。3. When the pattern has a periodic structure arranged at a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction, the pattern is arranged on the pupil plane of the illumination optical system from the optical axis in the second direction. 2. The intensity center is set at an intersection of a pair of parallel second line segments separated by a distance corresponding to the second pitch and the pair of first line segments.
3. The exposure apparatus according to claim 1.
前記照明光を基板上に投射する投影光学系とを備えた露
光装置において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心した複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記マスクのパターンが第１方向に第１ピッチ
で配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に第
２ピッチで配列される周期構造を有するとき、前記照明
光学系の瞳面上で前記第１方向に関して前記光軸から前
記第１ピッチに応じた距離だけ離し、かつ前記第２方向
に関して前記光軸から前記第２ピッチに応じた距離だけ
離して前記各強度中心を設定する照明光生成手段を備え
たことを特徴とする露光装置。4. An illumination optical system for irradiating the mask with illumination light,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects the illumination light onto a substrate; and a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions decentered from an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system. And a pupil plane of the illumination optical system, wherein the mask pattern has a periodic structure arranged at a first pitch in a first direction and arranged at a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction. The intensity centers are set apart from the optical axis in the first direction by a distance according to the first pitch and apart from the optical axis in the second direction by a distance in accordance with the second pitch. An exposure apparatus comprising illumination light generating means.
関して離れて並ぶ第１及び第２位置、前記第２方向に関
して前記第１位置と離れて並ぶ第３位置、及び前記第１
方向に関して前記第３位置と離れて並び、かつ前記第２
方向に関して前記第２位置と離れて並ぶ第４位置にそれ
ぞれ前記強度中心を設定することを特徴とする請求項４
に記載の露光装置。5. A first position and a second position spaced apart in the first direction on a pupil plane of the illumination optical system, a third position spaced apart from the first position in the second direction, and the first position.
The second position in a direction away from the third position;
The intensity center is set at a fourth position arranged in a direction away from the second position.
3. The exposure apparatus according to claim 1.
前記照明光を基板上に投射する投影光学系とを備えた露
光装置において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心し、かつ前記マ
スクのパターンのピッチ方向に関して離れた複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記照明光の波長をλ、前記パターンのピッチ
をＰとして、前記ピッチ方向に関する前記照明光の入射
角ψがsinψ＝λ/2Pとなるように、前記各強度中心を設
定する照明光生成手段を備えたことを特徴とする露光装
置。6. An illumination optical system for irradiating illumination light to a mask,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects the illumination light onto a substrate. A plurality of illumination lights each having an intensity center are generated, and the wavelength of the illumination light is λ, the pitch of the pattern is P, and the incident angle ψ of the illumination light in the pitch direction is sinψ = λ / 2P. And an illumination light generating means for setting the respective intensity centers.
で前記瞳面に対して光源側に配置され、前記光源から発
生する光の前記瞳面上での分布を変化させる可動光学素
子を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一
項に記載の露光装置。7. The movable optical element, wherein the illumination light generating means is arranged on the light source side with respect to the pupil plane in the illumination optical system, and changes the distribution of light generated from the light source on the pupil plane. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
る検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜７
のいずれか一項に記載の露光装置。8. The apparatus according to claim 1, further comprising detection means for independently detecting each light amount of said plurality of illumination lights.
The exposure apparatus according to any one of the above.
瞳面上に実質的に配置され、前記各照明光の開口数を規
定する空間フィルターを有することを特徴とする請求項
１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。9. The illumination light generating means includes a spatial filter substantially arranged on a pupil plane of the illumination optical system and defining a numerical aperture of each illumination light. 9. The exposure apparatus according to claim 8,
写すべきパターンに応じて前記照明光学系の瞳面上での
前記強度中心の配置を変更することを特徴とする請求項
１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。10. The illumination light generation means according to claim 1, wherein the arrangement of the intensity centers on a pupil plane of the illumination optical system is changed according to a pattern to be transferred onto the substrate. 10. The exposure apparatus according to claim 9.
前記光軸とほぼ一致することを特徴とする請求項１〜10
のいずれか一項に記載の露光装置。11. A light quantity center on a pupil plane of the illumination optical system substantially coincides with the optical axis.
The exposure apparatus according to any one of the above.
光量をほぼ等しくすることを特徴とする請求項１〜11の
いずれか一項に記載の露光装置。12. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light amount of the illumination light is substantially equal at each of the plurality of positions.
ンから発生する互いに次数が異なる２つの回折光が、前
記投影光学系の瞳面上でその光軸からほぼ等距離の位置
を通るように前記各強度中心を設定することを特徴とす
る請求項１〜12のいずれか一項に記載の露光装置。13. The projection optical system according to claim 2, wherein the two diffracted lights having different orders generated from the pattern by the irradiation of the respective illumination lights pass through positions substantially equidistant from the optical axis on a pupil plane of the projection optical system. 13. The exposure apparatus according to claim 1, wherein each intensity center is set.
らずれても、前記各照明光の照射によって前記パターン
から発生する互いに次数が異なる２つの回折光でその波
面収差がほぼ等しいように前記各強度中心を設定するこ
とを特徴とする請求項１〜13のいずれか一項に記載の露
光装置。14. Even if the substrate is displaced from the image forming position of the projection optical system, the two diffraction lights having different orders generated from the pattern by the irradiation of the respective illumination lights have substantially equal wavefront aberrations. 14. The exposure apparatus according to claim 1, wherein each of the intensity centers is set.
ψ、前記各照明光の照射によって前記パターンから発生
する同次数の２つの回折光の回折角をθ、前記投影光学
系の前記マスク側の開口数をNAMとすると、前記２つの
回折光の一方でsin（θ−ψ）≦NAMなる関係が満たされ
ることを特徴とする請求項１〜14のいずれか一項に記載
の露光装置。15. The angle of incidence of each of the illumination lights on the mask, the angle of diffraction of two diffracted lights of the same order generated from the pattern by the irradiation of each of the illumination lights, θ, and the numerical aperture on the mask side and NA M, according to any one of claims 1 to 14, wherein the two one with sin (θ-ψ) of the diffracted light ≦ NA M the relationship is satisfied Exposure equipment.
投影光学系の光軸に関して前記パターンから発生する０
次回折光とほぼ対称になることを特徴とする請求項15に
記載の露光装置。16. One of the diffracted lights satisfying the above relationship is generated from the pattern with respect to the optical axis of the projection optical system.
16. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the exposure apparatus is substantially symmetric with respect to the second-order diffracted light.
記マスクへの入射角をψ、前記投影光学系の前記マスク
側の開口数をNAMとすると、前記基板上に転写可能なパ
ターンの最小ピッチがλ／（NAM＋sinψ）であることを
特徴とする請求項１〜16のいずれか一項に記載の露光装
置。17. The wavelength of the illumination light lambda, the incident angle to the mask of the illumination light [psi, the numerical aperture of the mask side of the projection optical system when the NA M, can be transferred on the substrate 17. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a minimum pitch of the pattern is λ / (NA M + sinψ).
の前記マスク側の開口数をNAMとして、前記パターンは
ピッチがλ/NAMよりも小さい周期構造を有することを特
徴とする請求項１〜17のいずれか一項に記載の露光装
置。18. The pattern has a periodic structure in which the pitch is smaller than λ / NA M, where λ is the wavelength of the illumination light and N A is the numerical aperture of the projection optical system on the mask side. An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 17.
期構造を有するとき、前記各照明光の入射角が前記複数
のピッチにそれぞれ応じて定められる最適角度の平均値
となるように前記各強度中心を設定することを特徴とす
る請求項１〜18のいずれか一項に記載の露光装置。19. When the pattern has a plurality of periodic structures having different pitches, each of the intensity centers is adjusted so that an incident angle of each of the illumination lights becomes an average value of an optimum angle determined in accordance with each of the plurality of pitches. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the following is set.
の前記マスク側の開口数との比を0.2〜0.3程度に定める
ことを特徴とする請求項１〜19のいずれか一項に記載の
露光装置。20. The method according to claim 1, wherein a ratio between a numerical aperture of each of the illumination lights and a numerical aperture on the mask side of the projection optical system is set to about 0.2 to 0.3. Exposure apparatus according to the above.
射するとともに、投影光学系を介して前記照明光で基板
を露光する方法において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心した複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記マスクのパターンが第１方向に第１ピッチ
で配列される周期構造を有するとき、前記照明光学系の
瞳面上で前記光軸から前記第１方向に関してそれぞれ前
記第１ピッチに応じた距離だけ離れた平行な一対の第１
線分上に前記強度中心を設定することを特徴とする露光
方法。21. A method of irradiating a mask with illumination light through an illumination optical system and exposing a substrate with said illumination light through a projection optical system, comprising: a plurality of eccentric lenses decentered from an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system. When a plurality of illumination lights each having an intensity center at a position of the mask are generated, and the pattern of the mask has a periodic structure arranged at a first pitch in a first direction, the light is generated on a pupil plane of the illumination optical system. A pair of first parallel pairs spaced from the axis in the first direction by a distance corresponding to the first pitch, respectively.
An exposure method, wherein the intensity center is set on a line segment.
をＰとして、前記各照明光の入射角ψがsinψ＝λ/2Pと
なるように、前記各第１線分と前記光軸との距離を設定
することを特徴とする請求項21に記載の露光方法。22. Each of said first line segments and said optical axis such that the wavelength of said illumination light is λ and said first pitch is P, so that the incident angle の of each illumination light is sins = λ / 2P. 22. The exposure method according to claim 21, wherein a distance from the exposure apparatus is set.
第２方向に第２ピッチで配列される周期構造を有すると
き、前記照明光学系の瞳面上で前記光軸から前記第２方
向に関してそれぞれ前記第２ピッチに応じた距離だけ離
れた平行な一対の第２線分と前記一対の第１線分との交
点に前記強度中心を設定することを特徴とする請求項21
に記載の露光方法。23. When the pattern has a periodic structure arranged at a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction, the pattern is arranged on the pupil plane of the illumination optical system with respect to the second direction from the optical axis. 22. The intensity center is set at an intersection of a pair of parallel second line segments separated by a distance corresponding to the second pitch and the pair of first line segments.
Exposure method according to 1.
射するとともに、投影光学系を介して前記照明光で基板
を露光する方法において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心した複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記マスクのパターンが第１方向に第１ピッチ
で配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に第
２ピッチで配列される周期構造を有するとき、前記照明
光学系の瞳面上で前記第１方向に関して前記光軸から前
記第１ピッチに応じた距離だけ離し、かつ前記第２方向
に関して前記光軸から前記第２ピッチに応じた距離だけ
離して前記各強度中心を設定することを特徴とする露光
方法。24. A method of irradiating a mask with illumination light through an illumination optical system and exposing a substrate with said illumination light via a projection optical system, comprising: a plurality of eccentric lenses decentered from an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system. And a plurality of illumination lights each having an intensity center at a position, and the patterns of the mask are arranged at a first pitch in a first direction, and are arranged at a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction. When the periodic structure is provided, on the pupil plane of the illumination optical system, the optical axis is separated from the optical axis by a distance corresponding to the first pitch in the first direction, and the second axis is separated from the optical axis in the second direction. An exposure method, wherein the intensity centers are set at a distance corresponding to a pitch.
に関して離れて並ぶ第１及び第２位置、前記第２方向に
関して前記第１位置と離れて並ぶ第３位置、及び前記第
１方向に関して前記第３位置と離れて並び、かつ前記第
２方向に関して前記第２位置と離れて並ぶ第４位置にそ
れぞれ前記強度中心を設定することを特徴とする請求項
24に記載の露光方法。25. A first and a second position spaced apart in the first direction on the pupil plane of the illumination optical system, a third position spaced apart from the first position in the second direction, and the first position. The intensity center is set at a fourth position arranged in a direction away from the third position and arranged in a line apart from the second position in the second direction.
25. The exposure method according to 24.
射するとともに、投影光学系を介して前記照明光で基板
を露光する方法において、 前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心し、かつ前記マ
スクのパターンのピッチ方向に関して離れた複数の位置
にそれぞれ強度中心を有する複数の照明光を生成すると
ともに、前記照明光の波長をλ、前記パターンのピッチ
をＰとして、前記ピッチ方向に関する前記照明光の入射
角ψがsinψ＝λ/2Pとなるように、前記各強度中心を設
定することを特徴とする露光方法。26. A method of irradiating a mask with illumination light through an illumination optical system and exposing a substrate with the illumination light via a projection optical system, comprising: eccentrically deviating from an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system; And while generating a plurality of illumination lights each having an intensity center at a plurality of positions separated in the pitch direction of the pattern of the mask, the wavelength of the illumination light is λ, the pitch of the pattern is P, the An exposure method, wherein the respective intensity centers are set such that an incident angle ψ of illumination light is sinψ = λ / 2P.
源側に配置される可動光学素子によって、前記光源から
発生する光が前記複数の位置に入射するように前記瞳面
上での前記光の分布を変化させることを特徴とする請求
項21〜26のいずれか一項に記載の露光方法。27. A movable optical element disposed on the light source side with respect to the pupil plane in the illumination optical system so that light generated from the light source is incident on the plurality of positions on the pupil plane. 27. The exposure method according to claim 21, wherein the light distribution is changed.
することを特徴とする請求項21〜27のいずれか一項に記
載の露光方法。28. The exposure method according to claim 21, wherein each light amount of the plurality of illumination lights is independently detected.
ィルターを前記照明光学系の瞳面上に配置することを特
徴とする請求項21〜28のいずれか一項に記載の露光方
法。29. The exposure method according to claim 21, wherein a spatial filter defining a numerical aperture of each of the illumination lights is arranged on a pupil plane of the illumination optical system.
て前記照明光学系の瞳面上での前記強度中心の配置を変
更することを特徴とする請求項21〜29のいずれか一項に
記載の露光方法。30. The method according to claim 21, wherein an arrangement of the intensity centers on a pupil plane of the illumination optical system is changed according to a pattern to be transferred onto the substrate. Exposure method according to the above.
前記光軸とほぼ一致することを特徴とする請求項21〜30
のいずれか一項に記載の露光方法。31. A light quantity center on a pupil plane of the illumination optical system substantially coincides with the optical axis.
The exposure method according to any one of the above.
光量をほぼ等しくすることを特徴とする請求項21〜31の
いずれか一項に記載の露光方法。32. The exposure method according to claim 21, wherein the light amount of the illumination light is substantially equal at each of the plurality of positions.
ンから発生する互いに次数が異なる２つの回折光が、前
記投影光学系の瞳面上でその光軸からほぼ等距離の位置
を通るように前記各強度中心を設定することを特徴とす
る請求項21〜32のいずれか一項に記載の露光方法。33. The diffracted light beams of different orders generated from the pattern by the irradiation of the respective illumination light beams so as to pass on the pupil plane of the projection optical system at a position substantially equidistant from its optical axis. The exposure method according to any one of claims 21 to 32, wherein each intensity center is set.
らずれても、前記各照明光の照射によって前記パターン
から発生する互いに次数が異なる２つの回折光でその波
面収差がほぼ等しいように前記各強度中心を設定するこ
とを特徴とする請求項21〜33のいずれか一項に記載の露
光方法。34. Even if the substrate is displaced from the image forming position of the projection optical system, two diffracted lights of different orders generated from the pattern by the irradiation of the respective illumination lights have substantially equal wavefront aberrations. The exposure method according to any one of claims 21 to 33, wherein the respective intensity centers are set.
ψ、前記各照明光の照射によって前記パターンから発生
する同次数の２つの回折光の回折角をθ、前記投影光学
系の前記マスク側の開口数をNAMとすると、前記２つの
回折光の一方でsin（θ−ψ）≦NAMなる関係が満たされ
ることを特徴とする請求項21〜34のいずれか一項に記載
の露光方法。35. An incident angle of the illumination light to the mask, ψ, a diffraction angle of two diffracted lights of the same order generated from the pattern by irradiation of the illumination light, θ, and the numerical aperture on the mask side and NA M, according to any one of claims 21 to 34, wherein the two one with sin (θ-ψ) of the diffracted light ≦ NA M the relationship is satisfied Exposure method.
投影光学系の光軸に関して前記パターンから発生する０
次回折光とほぼ対称になることを特徴とする請求項35に
記載の露光方法。36. One of the diffracted lights satisfying the above relationship is generated from the pattern with respect to the optical axis of the projection optical system.
36. The exposure method according to claim 35, wherein the exposure method is substantially symmetric with the second-order diffracted light.
記マスクへの入射角をψ、前記投影光学系の前記マスク
側の開口数をNAMとすると、前記基板上に転写可能なパ
ターンの最小ピッチがλ／（NAM＋sinψ）であることを
特徴とする請求項21〜36のいずれか一項に記載の露光方
法。37. The wavelength of the illumination light lambda, the incident angle to the mask of the illumination light [psi, the numerical aperture of the mask side of the projection optical system when the NA M, can be transferred on the substrate The exposure method according to any one of claims 21 to 36, wherein the minimum pitch of the pattern is λ / (NA M + sinψ).
の前記マスク側の開口数をNAMとして、前記パターンは
ピッチがλ/NAMよりも小さい周期構造を有することを特
徴とする請求項21〜37のいずれか一項に記載の露光方
法。The wavelength of 38. The illumination light lambda, the numerical aperture of the mask side of the projection optical system as NA M, the pattern is characterized in that the pitch has a small periodic structure than lambda / NA M The exposure method according to any one of claims 21 to 37.
期構造を有するとき、前記各照明光の入射角が前記複数
のピッチにそれぞれ応じて定められる最適角度の平均値
となるように前記強度中心を設定することを特徴とする
請求項21〜38のいずれか一項に記載の露光方法。39. When the pattern has a plurality of periodic structures having different pitches, the intensity center is adjusted so that the incident angle of each of the illumination lights becomes an average value of an optimum angle determined according to each of the plurality of pitches. The exposure method according to any one of claims 21 to 38, wherein the exposure method is set.
の前記マスク側の開口数との比を0.2〜0.3程度に定める
ことを特徴とする請求項21〜39のいずれか一項に記載の
露光方法。40. The method according to claim 21, wherein a ratio between a numerical aperture of each of the illumination lights and a numerical aperture on the mask side of the projection optical system is set to about 0.2 to 0.3. Exposure method according to the above.
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